Jäähdytysjärjestelmissä kondensaattorikelat toimivat paikkana, jonne suurin osa lämmöstä siirtyy käytön aikana. Kun kompressori painaa kylmäaineen kuuman höyryn muotoon, se virtaa suoraan näihin keloihin. Tämän tapahtuessa järjestelmä menettää lämpöä ympäröivään ilmaan sekä suoran kosketuksen että kelojen ympärillä tapahtuvan ilman liikkeen kautta. Nykyaikaisten kondensaattoreiden rakenne sisältää runsaasti pintalastaa kiinnitettynä niihin pieniin metallisuojien ulkoasuisiin osiin, joita usein nähdään ulkonapina. Kuparia ja alumiinia käytetään yleisesti, koska ne johtavat lämpöä erittäin hyvin. Teollisuusstandardien mukaan noin kaksi kolmasosaa kylmäaineen keräämästä lämmöstä poistuu juuri täällä. Kaupalliset laitteet sisältävät yleensä myös suurempia puhaltimia, jotka puhaltaa ilmavirtaa kelojen yli, mikä auttaa jäähtymistä nopeammin, kun laitteella tehdään enemmän työtä. Tämän osan oikea toiminta tarkoittaa sitä, että kylmäaine tulee ulos juuri oikeassa lämpötilassa, jotta se voi muuttua takaisin nestemäiseksi muodoksi asianmukaisesti.
Kun jäähdytysaine jäähtyy tiivistintässä, se muuttuu tilaltaan kaasuvedeksi. Alijäähdytys tapahtuu, kun tätä nestettä jäähdytetään vielä lisää niin sanotun kyllästyslämpötilan alittavaksi. Tämä ylimääräinen jäähtymisvaihe estää höyrynpurkauksen syntymisen juuri ennen laajentimiventtiiliä. Hyvät alijäähdytystavat voivat parantaa järjestelmän kokonaissuorituskykyä noin 12–15 prosenttia, koska ne pitävät jäähdytysaineen virtaaman tasaisena järjestelmässä, kuten HVAC Tech Instituten viime vuoden tutkimus osoitti. Näiden järjestelmien käämitykset luovat turbulenssia, joka auttaa lämmön tasaisessa jakautumisessa pintojen yli. Kun aine on täysin muuttunut nesteeksi ja asianmukaisesti alijäähtynyt, se siirtyy haihdutinosaan. Uudemmat mallit, jotka käyttävät mikrokanavatekniikkaa, saavat aikaan alijäähtymisen paljon nopeammin kuin vanhemmat mallit, mikä tarkoittaa, että nykyaikaiset jääkaapit kuluttavat yleensä vähemmän sähköä saman tehtävän suorittamiseen.
Lämmön siirtyminen kondenssikäämien läpi perustuu pääasiassa kahteen prosessiin: johtumiseen ja konvektioon. Kun kylmäaine kuumenee käämin sisällä, se johtaa lämpöä suoraan näiden metalliseinämien läpi. Samanaikaisesti ympäröivä ilma hoitaa konvektiivisen jäähdytyksen, joka käytännössä poistaa ylimääräisen lämmön. Jotkut järjestelmät luottavat luonnolliseen ilman liikkeeseen, mutta useimmissa nykyaikaisissa järjestelmissä käytetään tuulettimia, jotka puhaltavat ilmaa käämien yli, mikä toimii paljon tehokkaammin jäähdytyksessä. Tutkimukset viittaavat siihen, että kondenssorin pintialan laajentaminen noin 30 prosentilla saattaa parantaa lämpöhäviön tehokkuutta 18–25 prosenttia, vaikka tulokset vaihtelevat tietyistä olosuhteista riippuen. Siksi monet valmistajat suunnittelevat käämit pitkillä, mutkittelevilla kupariputkilla, joissa on runsaasti ulospäin olevia alumiinilammikoita. Nämä lammikot lisäävät huomattavasti kosketuspintaa jäähdyttävän ilman kanssa, mikä lopulta tehostaa koko järjestelmän kykyä hajottaa lämpöä.
Kondensaattorien muoto ja rakenne vaikuttavat paljon siihen, kuinka hyvin ne käsittelevät lämpöä. Kupari on erinomainen materiaali tähän tarkoitukseen, koska se johtaa lämpöä erittäin tehokkaasti noin 401 W/mK:lla. Tämä tarkoittaa, että lämpö siirtyy sen läpi nopeasti. Näihin kupariosiin kiinnitetyt alumiinilammikoita auttavat myös, koska ne lisäävät pinta-alaa, mikä edistää jäähdytystä konvektion avulla. Viime aikoina on nähty yhä enemmän mikrokanavasuunnitelmia, ja ne voivat vähentää kylmäaineen tarvetta 25–40 % verrattuna vanhempiin putki- ja lammikkomalleihin. Kun valmistajat asettavat lammikkokuvion epäsäännöllisesti, ne todella luovat ilmavirtaukseen turbulenssia, mikä parantaa lämmönpoistokertoja noin 12–18 % ilman pakotuksessa olevissa järjestelmissä. Tämän tukee Coil Material Efficiency -raportin tutkimus. Kaikki nämä parannukset tarkoittavat, että pienemmätkin kotilaitteet voivat toimia hyvin, vaikka niillä olisi rajoitettu tila käytettävissään.
Tyypillinen käämikylmälaitteen kondenssijärjestelmä koostuu kolmesta pääosasta, jotka toimivat yhdessä varmistaakseen lämmön tehokkaan poistamisen. Käämit itse ovat yleensä käärmeenmuotoisia ja valmistettu joko kuparista tai alumiinista, koska nämä materiaalit mahdollistavat hyvän kontaktialueen lämmön siirtymiselle pois järjestelmästä. Järjestelmään on myös liitetty sisään- ja ulostuloputket, joilla säädellään jäähdytysaineen virtausnopeutta. Tämä auttaa ylläpitämään juuri oikeaa paine-eroa kompressorin lähettämän ja haihduttimen puolelta kerätyn jäähdytysaineen välillä. Vuoden 2023 ASHRAE-tutkimus osoitti, että oikea jäähdytysaineen virtaus voi vähentää energiankulutusta noin 12 prosenttia tavallisissa kylmälaitteissa. Tämä on huomattava säästö ajan myötä sekä kotitalouksille että yrityksille.
Useimmat kodit käyttävät edelleen kupariputkia ilmastointijärjestelmiensä tarpeisiin, ja tämä pitää noin kolme neljäsosaa markkinoista kiinni sen ansiosta, että kupari johtaa lämpöä niin hyvin. Alumiini on kuitenkin alkamassa saada jalansijaa suuremmissa kaupallisissa järjestelmissä, saaden noin 22 % näistä markkinoista, koska se on huomattavasti kevyempi asennuksen aikana. Näiden järjestelmien asennuksessa teknikot yhdistävät yleensä sisäänvirtausputket puristimen ulostuloihin, joiden halkaisija vaihtelee 1/4 tuumasta 3/8 tuumaan, jotta virtaus säilyy tasaisena eivätkä pullonkaulat synty. Ulosvirtausaukkojen konfigurointi auttaa jäähtymään jäähdytteen oikein ennen kuin se saapuu laajentimventtiiliin. Tämän asian oikea toteutus tekee kaiken eron vakaiden toiminnan ylläpitämisessä ja varmistaa, että faasimuutokset tapahtuvat silloin kun niiden pitäisi.
Hermovirratettujen tasavirtamoottorien voimistamat aksiaalipuhaltimet pystyvät siirtämään 150–300 kuutiota ilmaa minuutissa kelojen yli. Tämä on itse asiassa noin 40 prosenttia parempi kuin vuoden 2018 vanhat varjokenttämoottoriratkaisut. Näiden puhaltimien terät on asetettu kulmiin, jotka vaihtelevat noin 22 asteen ja 35 asteen välillä, mikä edesauttaa lämmön siirtymistä tehokkaammin samalla kun melutaso pysyy useimmissa nykyisissä kotitalouslaitteissa alle 45 desibelin. Kaupallisia jäädytysjärjestelmiä tutkineet tutkimukset ovat löytäneet mielenkiintoisen seikan: kun valmistajat vaihtoivat vakionopeuspuhaltimista muuttuvan nopeuden puhaltimiin, heidän vuotuinen energiankulutuksensa laski noin 18 prosenttia. Nämä älykkäät puhaltimet säätävät ilmavirtausta yksinkertaisesti sen mukaan, mitä järjestelmä todella tarvitsee kussakin tilanteessa.
Noin 92 prosenttia kaupallisten ilmastointijärjestelmien asetuksista perustuu pakotettuun ilmavirtaan, koska niiden on pidettävä lämpötilaero (ΔT) yli 15 fahrenheit-astetta. Sen sijaan noin kolmasosa pienemmistä kodeista käyttää edelleen luonnollista konvektiota, koska se on yksinkertaisempi ja edullisempi asentaa. Uudemmat hybridimallit yhdistävät nämä kaksi tekniikkaa, käynnistäen ylimääräiset tuulettimet vain silloin, kun sisälämpötila nousee tiettyjä kynnysarvoja korkeammalle. Viimeisimpien Energy Starin vuoden 2023 lukujen mukaan tämä älykäs lähestymistapa vähentää puristinten käyntikertojen määrää noin 23 prosenttia. Vähemmän käyntejä tarkoittaa, että osat kestävät pidempään ja järjestelmän suorituskyky paranee ajan myötä.
Kun pölyä kertyy kondensaattorikeloihin, se vähentää lämmönsiirron tehokkuutta noin 30 prosenttia. Tämä tarkoittaa, että kompressorit joutuvat työskentelemään lisäksi ja niiden käyntiaika pitenee 12–18 prosenttia pelkästään sen vuoksi, että haluttu lämpötila säilytetään. Tuloksena kotitalouksien laitteet kuluttavat 15–25 prosenttia enemmän energiaa kuin niiden pitäisi. Liiketoiminnassa, jossa laitteet toimivat jatkuvasti koko päivän, nämä luvut ovat vielä huonommat. Tukkeutuneet lamellit muuttuvat käytännössä pieniksi lämpönluovuksiin, jolloin lämpötilat nousevat yli järjestelmälle turvallisen tason. Useimmissa kaupallisten jäähdytysjärjestelmien huoltokäsikirjoissa todetaan, että säännöllinen puhdistus on ratkaisevan tärkeää. Hyvän puhdistuksen jälkeen suurin osa järjestelmistä palautuu normaaliin toimintaan melko nopeasti, yleensä noin kahden päivän sisällä. Se on vaivannäkö arvoista, koska kelojen pitäminen puhtaina säästää rahaa pitkällä aikavälillä ja estää varhaisen laiteromahduksen.
Väärät jäähdytysaineen tasot johtavat erillisiin toimintahäiriöihin:
Kenttätiedot osoittavat, että 42 % kompressorivioista johtuu pitkäkestoisista jäähdytysaineen epätasapainoista. Ylikuormitus johtaa usein nesteiskun (liquid slugging) muodostumiseen, joka vahingoittaa venttiililevyjä 93 %:ssa tapauksista. Alikuormitus kiihdyttää öljyn hajoamista kolminkertaisesti verrattuna oikein ladattuihin järjestelmiin, mikä heikentää voitelutehoa ja lyhentää kompressorin käyttöikää.
Uusin mikrokanavakondensaattoritekniikka on tehokkaampi kuin vanhat putki- ja levyjärjestelmät lämmönhylkinnän osalta, ja sen suorituskyky on tyypillisesti noin 22 % parempi. Mikä tekee näistä uusista malleista niin tehokkaita? No, niissä on kylmäaineen kulkuun tarkoitetut reitit, jotka ovat noin 40 % kapeammat kuin aiemmin. Lisäksi ne on valmistettu alumiinista, joka johtaa lämpöä kolme kertaa nopeammin kuin teräs. Älkäämme myöskään unohtako älykkäitä ilmanvaihtojohdinsuuntimia, jotka säästävät tuulettimen virrankulutusta noin 18 %. Kaikki nämä parannukset tarkoittavat parempaa kokonaissuorituskykyä. Myös huoltokustannukset laskevat, noin 60–140 dollaria vuodessa asennettua laitetta kohden. Tehtaanjohtajille, jotka yrittävät noudattaa tiukkoja uusia energianhallintoministeriön sääntöjä vuodelta 2024, tämäntyyppinen tehokkuus merkitsee kaikkea eroa kilpailukyvyn säilyttämisessä ilman budjetin ylittämistä.
EN
Uutiskanava